“废弃秸秆处理技术”获重大突破,国台联合科研解决酒业生态难题

2025-03-11 18:12

“秸秆利用是一个挑战,中外科学家都在努力,本次项目获得了技术突破,对于打通产业链,起到了很好的示范。”

“将该技术用于高粱秸秆、废稻壳等酿酒业废弃物料处理,能够改变长期以来酿酒业废物循环利用的难题,解决酿酒业生态难题。”

3月9日,由深圳中农秸美科技股份有限公司、天津科技大学、齐鲁工业大学、宿州中农秸美科技有限公司等共同完成的“秸秆木质纤维素生物酶解聚三组分分离技术及成套装备研发与应用”项目通过了由中国轻工业联合会组织的科研成果鉴定。

技术水平:国际领先

鉴定委员会专家一致认为,该项目技术路线创新性强,装备集成度高,在秸秆资源全组分高效分离与高值转化领域达到国际领先水平,为我国生物质化工产业升级提供了重要技术支撑。

该项目由天津科技大学路福平教授作科研汇报。项目负责人深圳中农秸美科技股份有限公司总经理臧立华介绍,项目由天津科技大学路福平教授团队共同完成。项目以酶催化技术替代传统化学及物理处理技术,通过自主创制高性能核心酶,突破了木质纤维素秸秆解聚酶的分子设计与酶制剂智造及产业应用的瓶颈,提高了秸秆利用率、减少了秸秆焚烧量和化学试剂使用量,减少了污染物排放,实现了资源的循环利用,达到经济效益和生态效益的双赢。

专家表示,项目团队通过多年研究,突破了关键酶解技术,解决了利用生物酶酶解技术在秸秆组分分离的世界性难题。

据了解,该科研项目根据木质纤维素秸秆的结构特点及酶分子的属性,形成了不同的组合酶解聚体系,根据不同工艺经过酶催化反应后,产品质量优于国家标准中各项技术指标,企业效率明显增加。

此外,该科研项目首次完成了年利用一万吨秸秆原料三组分分离的产业化试验生产线,实现了由实验室研究到产业水平原创技术“0到1”的突破,拥有木质纤维素秸秆组分解聚创新酶和酶催化反应器的完全自主研发的知识产权。与传统化学生产工艺比较,该产业化试验线的能源(蒸汽、电)消耗降低70%以上,节水80%以上,原料利用率近100%。

鉴定委员会专家一致认为,该科研项目在新型木质纤维素降解酶创制、新型成套酶解反应装备研制、酶解工艺及设备的万吨级产业化验证等三大方面实现了核心创新。通过“酶-装备-工艺”全链条创新,该科研项目解决了秸秆利用中组分拆解不充分、产品附加值低的行业痛点。中国轻工业联合会评价称,该项目成果“为生物质精炼提供了中国方案,对实现‘双碳’目标具有战略意义”。

鉴定委员会主任、中国工程院院士、江南大学原校长陈坚对该项目给予高度评价:“该项目立足国家发展的重大需求,破解资源与产业‘卡脖子’难题,推动绿色低碳循环发展,实现资源循环利用,发展新质生产力具有重大意义,是一个样板,具有示范效应和引领作用。从工业角度,要实现高水平科技的自立自强,第一是要产业的自主可控,本次项目的意义对于替代国外木浆进口,降低污染等都具有重大经济价值和社会价值。”

“技术创新与多领域协同是破局酶的成本问题的关键。”陈坚指出,随着生物制剂的发展和酶工程科技的发展,目前已经能研发出更多更好的酶。通过多领域的交叉合作,包括联合装备制造企业等,搭建产业链、资本链和价值链。装备在酶解技术上是关键的一环,如何结合好,推动整体技术进步,要用工程思维去完善项目推进理念体系,打造国家样板力量。

陈坚表示,项目要进一步扩大应用场景,要融合国家发展战略、国家生态的大产业集群之中,着力于解决工业生产问题,打通包括装备和工艺生产,形成完整的生态产业链。

中国科学院天津工业生物技术研究所副所长孙际宾指出:“如果能做高端的木浆代替,不仅能更好地利用秸秆,还解决进口的依赖性。整体原料吃干榨尽,没有废弃物,都是有价值,商业化是非常有前景。天士力及国台酒业凭借自身优势,将对推动该技术实现规模化生产和全产业链的智能化改造起到重要作用。”

深圳中农秸美科技股份有限公司运用合成生物学研发的高活性生物酶高效酶解粮食秸秆技术,解决了对农作物秸秆科学利用的世界性技术难题。为农业粮食秸秆绿色利用、高质量利用提供了新技术,为中国农业粮食秸秆高水平发展开创了新途径,为市场提供了全套拥有自主知识产权的解决方案。

多重效益:“秸”尽所能

农业产物,一半在籽实,一半在秸秆。然而,同样是资源,籽实被人们视若珍宝,秸秆却常常被丢弃。目前,我国秸秆理论资源量为9.77亿吨,可收集资源量7.37亿吨,秸秆资源丰富。当前,秸秆主要采用还田、发电、压板、有机肥等方式利用,存在经济效益低、工业原料化污染严重、能耗高、水耗大等问题,因此,以酶催化技术替代传统化学及物理处理技术,已成为实现秸秆绿色利用与高效清洁生产的重要途径。

如何把秸秆更好地利用起来?有专家称:木质纤维素是秸秆等农林废弃物的核心组分,其高值化利用的关键在于纤维素、半纤维素和木质素(三素)的高效分离。然而,传统工艺因组分分离效率低、木质素易缩合等问题,导致资源浪费严重,所以,秸秆利用方式必须实现绿色转型。

该科研项目经过一系列酶催化反应,最终可以将秸秆转化为纤维产品、黄腐酸等产品。黄腐酸是一种有机质,施入田中,可以抑制杂草萌发,同时促进农作物生长,有增产的效果。而纤维产品——木浆,一直是工业生产的重要原材料。

有行业人士称,造纸行业是重要基础原材料产业,但是,我国造纸工业却面临严重的木浆短缺问题。由于国内森林资源有限,中国国内的木浆生产自给率较低,对进口的依赖程度一直较高,海外巨头掌握定价权。

因此,对于木浆生产领域,农业剩余物的利用是重要方向。该科研项目通过酶催化反应,最终可以将秸秆转化为纤维产品,不仅有助于解决秸秆经济效益低、污染等问题,而且对于国家经济安全和科技自立自强有重要而深远的意义。

通过多年的技术攻关,深圳中农秸美科技股份有限公司在秸秆利用方面取得重大突破。该公司有关负责人表示,麦草、稻草、棉花、玉米等植物秸秆的三个组成部分(纤维、半纤维素糖和木质素)能够高效实现分离。工艺全部采用生物酶解技术,不使用化学品,产品中无化学残留。生产过程采用清洁生产工艺,为国家大力推行的绿色生物制造技术,无黑液产生,符合国家环保要求。

从环境效益看,首先是减少秸秆利用污染。项目成果可有效提高秸秆利用率,减少秸秆焚烧量,减少化学试剂使用量,减少污染物排放。其次是促进资源循环利用。秸秆木质纤维素分离产物可用于生产生物基纤维的下游产品,实现资源的循环利用,推动可持续发展。同时,分离后的酶解液作为有机肥代,促进农业增产增收,实现生态效益和经济效益的双赢。

从社会发展效益看,一方面,项目实施带动农村秸秆收集、运输等产业发展,促进农村经济发展和乡村振兴推动农村可持续发展。另一方面,项目成果推动生物质资源综合利用产业技术升级提高产业整体竞争力,为实现国家“双碳”目标和可持续发展战略提供有力支撑,具有重要的社会意义和战略价值.

据了解,该技术从科研想法到最终实现产业化,累计经历了十余年的艰苦实验。其中,作为深圳中农秸美科技公司战略合作伙伴,天士力集团及国台数智酒业集团为推动科研项目从实验室走入万吨规模提供了重要助力,协助科研项目组完善了产业化设计方案。

深圳中农秸美科技股份有限公司董事长陈晓红表示,该项目有三重效益,一是减碳效果显著,以绿色低碳的生物酶技术替代传统的高温强碱蒸煮工艺技术,碳减排绩效效果显著。二是进口替代,节约外汇。该项技术的产品之一生物基纤维,可替代阔叶木浆,降低木浆进口,减少外汇使用。三是有机肥替代化肥。工艺中可生产生物基纤维占秸秆重量的60%以上和可溶性黄腐酸有机肥占30%以上,为有机肥替代化肥找到一条有效的途径。

向“黔”而行:“秸”能增效

国发【2022】2号文件指出:“发挥赤水河流域酱香型白酒原产地和主产区优势,建设全国重要的白酒生产基地。”这为贵州白酒产业高质量发展指明了方向和路径。

作为茅台镇第二大酿酒企业,国台数智酒业集团主动出击,积极作为。据悉,天士力集团、国台数智酒业集团与深圳中农秸美科技股份有限公司达成战略合作,对酱香酒酿造专用的红缨子糯高梁秸秆、大曲发酵中的废稻草,也进行了立项研发,并取得研究成果,有望解决酿酒业废物循环利用的难题,解决酿酒产业的生态难题。

2025年贵州省政府工作报告部署了今年的重点工作。在扎实推进乡村全面振兴板块,提出“加大农业废弃物资源化利用,畜禽粪污资源化利用率、秸秆综合利用率分别稳定在80%、86%以上。”

以高梁秸秆为例,此项技术的应用,可谓是大有可为。据遵义市红粱产业协会公布的数据,遵义全市常年可保障种植的高粱土地面积200万亩。其中,按照有机生产休耕轮作要求,每年可供种植的有机高粱面积100万亩。

有资料显示,红缨子高粱可估算出亩产秸秆的重量大约为1.5吨。按照此数据计算,遵义每年可产秸秆重量约为150万吨。当然,还有麦秸秆、稻草秸秆、玉米秸秆等产量,如此项技术能得以推广,市场前景可观。‌如应用在农业领域,将进一步助力农民增收和乡村振兴。

同样,在工业领域的白酒酿造,该技术的也将发挥着重要作用。有行业人士说,酱酒酿造中,存在酒糟粘度高分解难,以及高粱秸秆、废稻壳无法进行自然处理等问题。该技术对高粱秸秆、废稻壳实现了全组分利用,进行酶法稻壳分离技术、纸浆和精细饲料生产,通过变废为宝,改变了长期以来酿酒业废物循环利用的难题,解决酿酒业的环境污染难题。

更值得一提的是,秸秆变纸浆技术取得突破,也会对造纸业发展提供强大的技术支撑。结合贵州白酒产业包装配套,也可做足文章。数据显示,近年来,贵州已拥有多个白酒包装配套产业园,省内包装配套率快速增加,稳定在80%左右,白酒包装产值上百亿元。

有行业人士称,酒类包装需大量木浆,在贵州引进秸秆木质纤维素生物酶技术,有望提升贵州在酒类包材生产原料方面的技术话语权,提升产业链自主可控性。此外,纸浆本地化生产可降低物流成本,助力贵州打造酿酒配套产业。

长期以来,国台切实将ESG管理要求融入经营全过程,将绿色智能酿造纳入企业发展战略,持续完善环境保护管理体系,确保各类污染物达标排放,以智能酿造创新推动产业集约、绿色、可持续发展。十四五期间,国台计划通过智能酿造创新推进节能减排,提升资源综合利用率,使单位产品二氧化碳排放量相比传统酿造模式降低8%以上。

而天士力集团、国台数智酒业集团与深圳中农秸美科技股份有限公司的深入合作,将进一步解决酿酒产业的生态的难题。

天士力创始人、国台数智酒业集团荣誉董事长闫希军表示,相信国内科研及产业界将以此次鉴定为起点,在中国农业现代化建设中,在农业废弃物粮食秸秆变废为宝、资源再生循环、秸秆高质量高效能利用上,贡献新的力量。试验生产线如果全国推广,与上下游形成产业链,结合成生态产业园区,将为中国农业创造巨大社会效益和经济效益。

据了解,该科研项目下一步将继续规划发展,使下游产业价值更高,形成高价值产业链服务社会。首先,科研项目将进一步为工艺制定数字化标准,推动车间生产进一步完善,实现智能化、产业化,为未来制定统一的国家标准提供参照;其次,科研项目将进一步抓好全局性规划,形成封闭式的生态型、单元化的产业园式的产业模式,从源头入场到关键酶解技术到下游产品,形成三大产业,让农业高附加值技术真正实现产业化发展,推动农业产业进位升级。

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